Zhodnocení přesnosti TANDEM-X DEM ve vysokohorském prostředí

Bc. Petra Pracná

Master's thesis

Accuracy assessment of TANDEM-X in a high mountain environment

Abstract:

Neoddělitelnou součástí využití globálních digitálních elevačních modelů (DEM) je znalost jejich přesnosti v různých prostředích a podmínkách. V této práci je ukázáno srovnání dvou volně dostupných DEM (TanDEM-X a SRTM) v rozlišení 90 m vzhledem k DTM i DSM. Zkoumané lokality se nachází ve vysokohorských oblastech Evropy. Referenční data byla získána metodou leteckého laserového skenování. Porovnání modelů spočívalo ve validaci rozdílů výšek jednotlivých buněk a byly počítány tyto charakteristiky: střední chyba, odmocnina ze střední kvadratické chyby, medián absolutních odchylek od mediánu a 90% kvantil. Do hodnocení přesnosti byly zahrnuty také environmentální charakteristiky jako nadmořská výška, sklonitost terénu a krajinný pokryv. V oblastech s vegetací se jasně ukazuje, že charakter validovaných modelů je blíž k DSM. Při srovnání RMSE pro DTM a DSM se v lesních oblastech odchylky u obou modelů pohybují mezi 2 - 7 m, ale mimo les jsou rozdíly jen nepatrné. Přesnost modelů významně klesala s narůstající sklonitostí, kdy se u svahů se sklonem vyšším než 40° především u TanDEM-X pohybovala v řádech desítek metrů. V porovnání SRTM a TanDEM-X dosahuje SRTM na všech lokalitách nižší RMSE než TanDEM-X, ale u hodnocení robustními metodami je ve většině parametrů TanDEM-X přesnější. Je evidentní, že s dodatečnými úpravami a zpřesněním na problematických lokalitách se přesnost TanDEM-X v budoucnu zvýší a bude kvalitním nástupcem SRTM.

Abstract:

The knowledge of DEM’s accuracy throughout different conditions and environments is essential for their further application. The comparison of two freely available DEM’s (TanDEM-X and SRTM) with 90 m resolution was made to both reference DTM and DSM. Study areas were selected in high mountain environment and the reference DEM were derived from aerial laser scanning. Following error metrics ME, RMSE, LE90 and NMAD were calculated for each study area. The environmental characteristic such as altitude, slope and land cover were taken into consideration as well. It is evident that in forested areas both validated DEM’s clearly represent DSM. The RMSE difference between DTM and DSM range from 2 to 7 m in forest areas, while in non-forest areas these differences are negligible. With increasing slope, the accuracy of DEM´s was decreasing rapidly. Especially for slope higher than 40° the RMSE of TanDEM-X reached up to several tens of meters. Validated by RMSE, SRTM is more accurate in all study areas. However, if robust methods of evaluation are used, TanDEM-X succeeds in most categories. With additional improvements TanDEM-X has potential to be far more accurate than SRTM and become its excellent successor.

Keywords

DEM, validace, vertikální přesnost, topografie, krajinný pokryv

Keywords

DEM, validation, vertical accuracy, topography, land cover

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 3. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Vítězslav Moudrý, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Landscape and Land Management / Landscape and Land Management